Question

（16分）氮是地球上含量丰富的一种元素，氮元素的单质及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。

（1）根据右侧能量变化示意图，请写出NO₂和CO反应的热化学方程式                 。

（2）在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H < 0  ，其平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常数K	4.1×106	K1	K2

 

 

 

①该反应的平衡常数表达式：K=                            

②试判断K₁       K₂（填写“>”，“=”或“<”）

③下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是        （填字母）

a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1∶3∶2      b．v(N₂)_正 = 3v(H₂)_逆

c．容器内压强保持不变                          d．混合气体的密度保持不变

（3）对反应N₂O₄(g)2NO₂(g)  △H > 0 ，在温度分别为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如右图所示，下列说法正确的是            。

a．A、C两点的反应速率：A＞C

b．A、C两点的化学平衡常数：A＞C

c．A、C两点N₂O₄的转化率：A＞C

d．由状态B到状态A，可以用加热的方法

（4）一定温度下，在1L密闭容器中充入1molN₂和3molH₂并发生反应。若容器容积恒定，10min达到平衡时，气体的总物质的量为原来的7/8，则N_­2的转化率a(N₂)=             ， 以NH₃表示该过程的反应速率v(NH₃)=               。

(5)  实验室制取氨气的化学反应方程式                                        .

 

Answer 1

【答案】

（1）NO₂(g) + CO(g) = NO(g) + CO₂(g)    △H =－234KJ/mol 

（2）①C²(NH₃)/C(N₂)·C³(H₂)     ②>         ③c       

（3）cd  （多选或错选不得分，少选扣1分） 

（4）25%     0.05mol/（L·min）  （无单位或单位错误扣1分）

(5)  2NH₄Cl + Ca(OH)₂2 NH₃ ↑+ CaCl₂ +2 H₂O

【解析】（1）根据图像可知，反应物的总能量高于生成物上网总能量，因此是放热反应，反应热是134kJ/mol－368kJ/mol＝－234KJ/mol，所以热化学方程式为NO₂(g) + CO(g) = NO(g) + CO₂(g)    △H =－234KJ/mol 。

（2）①平衡常数是在一定条件下，可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以表达式为K＝C²(NH₃)/C(N₂)·C³(H₂)。

②由于时放热反应，因此升高温度平衡向逆反应方向移动，所以平衡常数减小，即K₁＞K₂。

③在一定条件下，当可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态，是化学平衡状态平衡时浓度不再发生变化，但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系，因此a不正确；b中反应速率的方向相反，但不满足反应速率之比是相应的化学计量数之比，不正确；根据反应式可知，反应是体积减小的，所以压强也是减小的，因此当压强不再发生变化时，可以说明，c正确；密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，所以d不正确，答案选c。

（3）A、C两点的温度相同，但C点压强大，所以C点点反应速率大于A点反应速率，a不正确；A、C两点的温度相同，平衡常数相同，b不正确；由于反应是体积增大的，所以增大压强，平衡向逆反应方向移动，A点转化率高，c正确；因为反应是吸热反应，由状态B到状态A，NO₂的体积分数增大，说明平衡向正反应方向移动，所以通过加热可以实现，d正确，答案选cd。

（4）设消耗氮气是x，则同时消耗氢气是3x，生成氨气是2x，所以1－x＋3－3x＋2x＝4×7/8，解得x＝0.25，所以氮气的转化率是25％。

（5）实验室利用熟石灰和氯化铵加热制取氨气，方程式为 2NH₄Cl + Ca(OH)₂2 NH₃ ↑+ CaCl₂ +2 H₂O。